Khóa luận tốt nghiệp Lâm nghiệp: Ứng dụng GIS và Viễn thám trong đánh giá biến động rừng tại khu vực vùng lõi khu bảo tồn Thần Sa Phượng Hoàng, huyện Võ Nhai, Thái Nguyên giai đoạn 2017 - 2020

Chia sẻ: Tri Lễ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:71

Thêm vào BST

Báo xấu

62
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài góp phần cung cấp thêm cơ sở khoa học trong việc ứng dụng GIS và viễn thám để theo dõi và giám sát biến động diện tích rừng và đất lâm nghiệp tại Khu bảo tồn Thần Sa – Phượng Hoàng tỉnh Thái Nguyên. Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần bổ sung thêm căn cứ cho việc lập quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất và rừng tỉnh Thái Nguyên nói chung.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khóa luận tốt nghiệp Lâm nghiệp: Ứng dụng GIS và Viễn thám trong đánh giá biến động rừng tại khu vực vùng lõi khu bảo tồn Thần Sa Phượng Hoàng, huyện Võ Nhai, Thái Nguyên giai đoạn 2017 - 2020

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM -------------- LƯU MẠNH ĐỨC ỨNG DỤNG GIS VÀ VIỄN THÁM TRONG ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG RỪNG VÙNG LÕI KHU BẢO TỒN THẦN SA – PHƯỢNG HOÀNG, VÕ NHAI, THÁI NGUYÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành/ngành: Lâm nghiệp Khoa : Lâm nghiệp Khóa học : 2016 - 2020 Thái Nguyên – năm 2020
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM -------------- LƯU MẠNH ĐỨC ỨNG DỤNG GIS VÀ VIỄN THÁM TRONG ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG RỪNG VÙNG LÕI KHU BẢO TỒN THẦN SA – PHƯỢNG HOÀNG, VÕ NHAI, THÁI NGUYÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành/Ngành : Lâm nghiệp Lớp : K48 Lâm nghiệp Khoa : Lâm nghiệp Khóa học : 2016-2020 Giảng viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN ĐĂNG CƯỜNG Thái Nguyên – năm 2020
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào để bảo vệ luận văn. Các hình và ảnh sử dụng trong công trình là của tác giả và tập thể cộng tác. Tác giả luận văn Lưu Mạnh Đức
ii LỜI CẢM ƠN Thực tập có vai trò rất quan trọng đối với mỗi sinh viên sau khi thực hiện một khoá học. Đây là thời gian để sinh viên làm quen cọ xát với những công việc thực tế mà sau này mình ra trường sẽ tiếp xúc, đồng thời giúp cho sinh viên hệ thống lại những kiến thức đã học để áp dụng vào quá trình nghiên cứu làm đề tài, giúp nâng cao phát huy khả năng tri thức sáng tạo của bản thân nhằm phục vụ tốt hơn cho công việc. Xuất phát từ nguyện vọng của bản thân và được sự nhất trí của Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên và khoa Lâm nghiệp tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Ứng dụng GIS và Viễn thám trong đánh giá biến động rừng tại khu vực vùng lõi khu bảo tồn Thần Sa Phượng Hoàng, huyện Võ Nhai, Thái Nguyên giai đoạn 2017 - 2020" Trong thời gian để hoàn thành chuyên đề này ngoài sự nỗ lực của bản thân tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo và cơ quan nơi thực tập và bạn bè. Tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ của Khu bảo tồn và cán bộ lâm nghiệp xã có diện tích rừng thuộc Khu bảo tồn, đặc biệt sự giúp đỡ nhiệt tình của hạt kiểm lâm Cúc Đường, Sảng Mộc, Nghinh Tường và bà con nhân dân trong xã đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài trong thời gian thực tập tại địa phương. Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn TS. Nguyễn Đăng Cường đã dành nhiều thời gian chỉ dẫn tận tình trong quá trình tôi thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Lâm nghiệp đã tạo mọi điều kiện cho tôi trong quá trình thực hiện chuyên đề. Vì thời gian có hạn và bản thân tôi chưa có nhiều kinh nghiệm thực tiễn nên đề tài khó tránh khỏi những thiếu xót, vậy tôi xin kính mong được sự góp ý của các thầy cô giáo để đề tài của tôi được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn ! Thái Nguyên, Ngày 30 tháng 6 năm 2020 Sinh viên Lưu Mạnh Đức
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii MỤC LỤC ........................................................................................................ iii DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................ v DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................ vi PHẦN 1: MỞ ĐẦU.......................................................................................... 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................. 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................... 3 1.2.1. Mục tiêu chung ........................................................................................ 3 1.2.2. Mục tiêu cụ thể ........................................................................................ 3 1.3. Ý nghĩa khoa học của đề tài. ...................................................................... 3 PHẦN 2: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ...................................... 4 2.1 Tổng quan chung về GIS............................................................................. 4 2.1.1 Khái niệm GIS.......................................................................................... 4 2.1.2 Chức năng cơ bản của GIS....................................................................... 4 2.2 Tổng quan chung về Viễn thám .................................................................. 6 2.2.1 Khái niệm viễn thám ................................................................................ 6 2.2.2 Các loại ảnh viễn thám hiện nay đang sẵn có .......................................... 7 2.3. Ứng dụng GIS và viễn thám trong đánh giá biến động rừng ..................... 9 2.3.1 Trên thế giới ............................................................................................. 9 2.3.2 Ở Việt Nam ............................................................................................ 15 2.4. Tổng quan khu vực nghiên cứu ................................................................ 19 2.4.1. Điều kiện tự nhiên ................................................................................. 19 2.4.2. Điều kiện kinh tế xã hội ........................................................................ 21 PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU27 3.1. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu ......................................... 27 3.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 27
iv 3.3.Phương pháp nghiên cứu........................................................................... 27 3.3.1. Hiện trạng diện tích rừng và đất chưa có rừng tại tại vùng lõi khu bảo tồn Thần Sa – Phượng Hoàng, Võ Nhai ......................................................... 27 3.3.2. Xây dựng bản đồ hiện trạng và biến động diện tích rừng trong giai đoạn 2017– 2020 ...................................................................................................... 28 3.3.2. Nguyên nhân chính gây biến động diện tích rừng giai đoạn 2017 - 2020 ......................................................................................................................... 34 PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 36 4.1. Hiện trạng phân bố diện tích rừng khu vực nghiên cứu........................... 36 4.1.1. Hiện trạng diện tích rừng khu vực nghiên cứu ..................................... 36 4.2. Biến động diện tích rừng qua các năm nghiên cứu .................................. 41 4.3. Nguyên nhân chính làm thay đổi diện tích rừng ...................................... 42 4.3.1. Khai thác gỗ trái phép ........................................................................... 42 4.3.2. Khai thác củi ......................................................................................... 45 4.3.3. Chăn thả gia súc .................................................................................... 46 4.3.4. Phát, đốt rừng mở rộng diện tích đất canh tác nông nghiệp ................. 47 4.3.5. Hoạt động quản lý rừng tại khu bảo tồn............................................... 49 4.4. Giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý rừng............................................... 51 4.4.1. Công tác tuyên truyền ........................................................................... 51 4.4.2. Công tác quản lý sử dụng rừng ............................................................. 51 4.4.3. Công tác bảo vệ rừng ............................................................................ 52 4.4.4. Công tác phòng cháy chữa cháy rừng ................................................... 52 4.4.5. Giải pháp về khoa học công nghệ và nguồn nhân lực .......................... 53 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................... 54 5.1. Kết luận .................................................................................................... 54 5.2. Kiến nghị .................................................................................................. 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 56
v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Dữ liệu ảnh viễn thám Sentinel được sử dụng trong đề tài ............ 28 Bảng 4.1. Đánh giá độ chính xác bản đồ hiện trạng 2017 .............................. 36 Bảng 4.2. Diện tích đất có rừng và không có rừng năm 2017 ........................ 37 Bảng 4.3. Đánh giá độ chính xác bản đồ hiện trạng 2020 .............................. 39 Bảng 4.4. Diện tích đất có rừng và không có rừng năm 2017 ........................ 39 Bảng 4.5. Biến động diện tích đất lâm nghiệp khu vực nghiên cứu ............... 41
vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1. Hệ thống thu nhận và truyền dữ liệu viễn thám từ vệ tinh về mặt đất ........................................................................................................................... 6 Hình 3.1 Phương pháp xây dựng bản đồ hiện trạng rừng ............................... 29 Hình 3.2 Ảnh được cắt theo ranh giới khu bảo tồn ......................................... 30 Hình 3.3. Tính chỉ số NDVI trong ArcGIS ..................................................... 31 Hình 3.4. Phân loại có kiểm định với thuật toán Maximum Likelihood ........ 32 Hình 4.1. Hình ảnh vệ tinh tổ hợp màu tự nhiên và bản đồ NDVI khu vực nghiên cứu năm 2017 ...................................................................................... 37 Hình 4.2. Bản đồ hiện trạng rừng năm 2017 ................................................... 38 Hình 4.3. Hình ảnh vệ tinh và bản đồ NDVI khu vực nghiên cứu năm 2020 ......................................................................................................... 40 Hình 4.4. Bản đồ hiện trạng rừng năm 2020 ................................................... 40 Hình 4.5. Bản đồ biến động diện tích rừng giai đoạn 2017 – 2020 ................ 41 Hình 4.6. Gỗ bị khai thác trái phép tại Khu bảo tồn ....................................... 43 Hình 4.8. Người dân chăn thả gia súc trong Khu bảo tồn............................... 47 Hình 4.9. Phát, đốt rừng mở rộng diện tích đất canh tác nông nghiệp ........... 48 Hình 4.10. Sơ đồ tổ chức bộ máy BQL khu BTTN Thần Sa - Phượng Hoàng ......................................................................................................................... 49
1 PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1. Tính cấp thiết của đề tài Việt Nam được công nhận là một trong những điểm nóng về đa dạng sinh học. Nhiều hệ sinh thái và môi trường sống bị thu hẹp diện tích và nhiều taxon bậc loài và dưới loài đang đứng trước nguy cơ bị tuyệt chủng trong tương lai gần. Nhận thấy tầm quan trọng phải bảo vệ và phát triển rừng, Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn đã thành lập các vườn quốc gia, khu bảo tồn thiên nhiên mục tiêu là đảm bảo các giá trị cảnh quan được gìn giữ, đa dạng sinh học sẽ được bảo tồn. Tuy nhiên, những năm gần đây, do sự bùng nổ dân số làm cho các nhu cầu của con người ngày càng lớn nên ngoài việc lấy đi các nguồn lợi từ rừng, con người còn gây ra rất nhiều các hoạt động có tác động rất xấu đến tài nguyên, môi trường đặc biệt là làm suy giảm diện tích rừng trầm trọng. Vì vậy, công tác điều tra, theo dõi và đánh giá biến động diện tích rừng là một trong những nhiệm vụ cấp thiết giúp cho các nhà quản lý đưa ra các chính sách phát triển kinh tế - xã hội một cách hợp lý mà vẫn có thể quản lý, bảo vệ tài nguyên thiên nhiên một cách bền vững. Để nghiên cứu đánh giá biến động rừng có nhiều phương pháp khác nhau. Các phương pháp truyền thống dựa trên các số liệu thống kê hàng năm, số liệu kiểm kê, số liệu từ các cuộc điều tra... thường tốn nhiều thời gian và kinh phí cũng như không thể thể hiện được sự thay đổi của các đối tượng mặt đất từ trạng thái này sang trạng thái khác và vị trí không gian của các thay đổi đó. Công nghệ viễn thám với những ưu điểm nổi bật như diện tích phủ trùm rộng, thời gian cập nhật ngắn, tư liệu phong phú... có thể khắc phục được những hạn chế trên. Không những thế, tư liệu viễn thám kết hợp với hệ thống tin địa lý (GIS) rất hữu hiệu trong việc xác định diện tích biến động của các đối tượng lớp phủ, hình thái biến động, mức độ biến động của từng đối tượng.
2 Việc áp dụng công nghệ viễn thám trong theo dõi biến động rừng đã được chứng minh là công cụ hiệu quả và phù hợp với yêu cầu thực tế hiện nay. Khu bảo tồn thiên nhiên Thần Sa - Phượng Hoàng thuộc địa giới hành chính huyện Võ Nhai, diện tích rừng đặc dụng 19.913,54 ha; phạm vi quy trên địa bàn 7 xã và 01 thị trấn của huyện; là khu vực rừng có hệ sinh thái rừng núi đá độc đáo, có tính đa dạng sinh học phong phú với nhiều nguồn gen, là nơi cư trú của nhiều loài động vật, thực vật quý hiếm và nhiều hệ sinh thái chuẩn của vùng núi đá. Tuy nhiên, do địa bàn rộng và địa hình núi đá quá phức tạp, cuộc sống của một bộ phận người dân vẫn quen dựa vào rừng là chính nên tình trạng phá rừng chuyển đổi thành đất nông nghiệp, khai thác, vận chuyển lâm sản trái phép vẫn xảy ra. Có thể nhận thấy sức ép đối với rừng Thần Sa - Phượng Hoàng hiện tại vẫn không ngừng gia tăng, đe doạ sự an toàn của khu rừng. Cho đến nay, việc phân tích và phát hiện những biến động trong sử dụng đất bằng công nghệ viễn thám và GIS đãđược áp dụng thành công tại nhiều quốc gia với các hệ sinh thái khác nhau. Ở Việt Nam, các nghiên cứu về biến động sử dụng đất bằng tư liệu viễn thám và GIS đã được tiến hành ở nhiều địa phương. Hiện tại chưa có nhiều nghiên cứu ứng dụng ảnh viễn thám cho việc quản lý diện tích rừng trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên, đặc biệt khu bảo tồn Thần Sa – Phượng Hoàng. Vì vậy, tôi thực hiện đề tài “Ứng dụng GIS và Viễn thám trong đánh giá biến động rừng tại khu vực vùng lõi khu bảo tồn Thần Sa Phượng Hoàng, huyện Võ Nhai, Thái Nguyên giai đoạn 2017 - 2020". Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần cung cấp thêm cơ sở khoa học cho việc ứng dụng viễn thám và GIS để theo dõi và giám sát biến động diện tích rừng và đất lâm nghiệp tại tỉnh Thái Nguyên. Từ đó, góp phần làm cơ sở khoa học đưa ra giải pháp nhằm quản lý rừng bền vững cho Khu bảo tồn và tỉnh Thái Nguyên.
3 1.2. Mục tiêu nghiên cứu 1.2.1. Mục tiêu chung Đề tài góp phần cung cấp thêm cơ sở khoa học trong việc ứng dụng GIS và viễn thám để theo dõi và giám sát biến động diện tích rừng và đất lâm nghiệp tại Khu bảo tồn Thần Sa – Phượng Hoàng tỉnh Thái Nguyên. Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần bổ sung thêm căn cứ cho việc lập quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất và rừng tỉnh Thái Nguyên nói chung. 1.2.2. Mục tiêu cụ thể - Đánh giá hiện trạng diện tích rừng tại vùng lõi Khu bảo tồn Thần Sa – Phượng Hoàng tỉnh Thái Nguyên; - Xác định các nguyên nhân chính gây biến động diện tích rừng giai đoạn 2017-2020; - Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả công tác quản lý rừng tại khu vực nghiên cứu. 1.3. Ý nghĩa khoa học của đề tài. - Về mặt khoa học: Bổ sung các thông tin khoa học về ứng dụng GIS và viễn thám trong đánh giá biến động rừng. - Về mặt thực tiễn: cơ sở để giúp khu bảo tồn và tỉnh Thái Nguyên trong định hướng sử dụng đất rừng.
4 PHẦN 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1 Tổng quan chung về GIS 2.1.1 Khái niệm GIS Hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống phần mềm máy tính được sử dụng trong việc vẽ bản đồ, phân tích các vật thể, hiện tượng tồn tại trên trái đất. Công nghệ GIS tổng hợp các chức năng chung về quản lý dữ liệu như truy vấn (query) và phân tích thống kê (Statistical analysis) với sự thể hiện trực quan (visialization) và sự phân tích các vật thể hiện tượng không gian (geographic analysis) trong bản đồ. Sự khác biệt giữa GIS và các hệ thống thông tin thông thường là tính ứng dụng của nó rất rộng trong việc giải thích hiện tượng, dự báo và quy hoạch chiến lược. 2.1.2 Chức năng cơ bản của GIS Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại vi để lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý để phục vụ một mục đích nghiên cứu và quản lý nhất định. Một hệ thống GIS có những nhóm chức năng cơ bản sau: Nhập và biến đổi dữ liệu địa lý Đây là quá trình chuyển đổi dạng dữ liệu từ dạng bản đồ giấy, từ tài liệu, văn bản khác nhau thành dạng số để có thể sử dụng được trong GIS. Sau khi nhập số liệu và bản đồ vào máy tính, khâu tiền xử lý cho phép hoàn thiện dữ liệu bản đồ trên máy với các nội dung như: - Gắn thuộc tính cho các đối tượng bản đồ: Liên kết các dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính. - Xây dựng cấu trúc topo (quan hệ không gian) - Biên tập các lớp thông tin và trình bày bản đồ - Chuyển đổi hệ chiếu (hệ tọa độ)
5 - Chuyển đổi khuôn dạng, cấu trúc dữ liệu bản đồ... Quản lý dữ liệu Trong GIS, dữ liệu được sắp xếp theo các lớp (layer), theo chủ đề, theo không gian (khu vực), theo thời gian (năm tháng) và theo tầng cao và được lưu trữ ở các thư mục một cách hệ thống. Chức năng quản lý dữ liệu của GIS được thể hiện qua các nội dung sau: - Lưu trữ dữ liệu trong CSDL GIS - Khôi phục dữ liệu từ CSDL - Tổ chức dữ liệu theo những dạng cấu trúc dữ liệu thích hợp Thực hiện các chức năng lưu trữ và khôi phục trong các thiết bị lưu trữ. Truy nhập và cập nhật dữ liệu. - GIS có thể tìm kiếm đối tượng thỏa mãn những điều kiện cho trước một cách dễ dàng và chính xác. Xử lý và phân tích dữ liệu GIS cho phép xử lý trên máy tính hàng loạt các phép phân tích bản đồ và số liệu một cách nhanh chóng chính xác, phục vụ các yêu cầu xây dựng bản đồ và phân tích quy hoạch lãnh thổ. GIS có thể thực hiện các phép biến đổi bản đồ cơ bản, chồng xếp bản đồ, xử lý dữ liệu không gian theo các mô hình. Kết xuất dữ liệu Chức năng xuất dữ liệu hay còn gọi là chức năng báo cáo của GIS cho phép hiển thị, trình bày các kết quả phân tích và mô hình hóa không gian. Các dữ liệu này có thể ở dạng bản đồ, bảng thuộc tính, báo cáo, biểu đồ...trên màn hình máy tính hoặc trên các vật liệu truyền thống khác ở các tỷ lệ và chất lượng khác nhau tùy theo yêu cầu của người dùng. Các dạng dữ liệu này phụ thuộc rất nhiều vào hệ thống GIS, các kỹ thuật, quy trình xây dựng và các chuyên gia GIS.
6 2.2 Tổng quan chung về Viễn thám 2.2.1 Khái niệm viễn thám Viễn thám (Remote sensing) là khoa học về thu thập được các thông tin và dữ liệu về đối tượng quan tâm mà không cần tiếp xúc trực tiếp với đối tượng. Một hệ thống viễn thám bao gồm ít nhất một vệ tinh mang theo bộ phận cảm biến (sensor) để ghi lại các hình ảnh về mặt đất mà nó chụp được theo một quy trình đã thiết kế trước, một bộ phận thu nhận các dữ liệu, một hệ thống truyền dữ liệu từ vệ tinh về mặt trái đất và một trung tâm quản lý dữ liệu thu nhận được. Hình 2.1. Hệ thống thu nhận và truyền dữ liệu viễn thám từ vệ tinh về mặt đất Có rất nhiều định nghĩa khác nhau về viễn thám, dưới đây là định nghĩa về viễn thám theo quan niệm của các tác giả khác nhau: + Ficher, 1976 thì viễn thám là một nghệ thuật, khoa học, nói ít nhiều về một vật không cần phải chạm vào vật đó. + Barret và Curtis, 1976 viễn thám là quan sát về một đối tượng bằng một phương tiện cách xa vật trên một khoảng cách nhất định. + D. A. Land Grete, 1978, viễn thám là một khoa học về lấy thông tin từ một đối tượng, được đo từ một khoảng cách cách xa vật không cần tiếp xúc với nó. Năng lượng được đo trong các hệ viễn thám hiện nay là năng lượng điện từ phát ra từ vật quan tâm...
7 + Janes B. Capbell, 1996 định nghĩaviễn thám là ứng dụng vào việc lấy thông tin về mặt đất và mặt nước của trái đất, bằng việc sử dụng các ảnh thu được từ một đầu chụp ảnh sử dụng bức xạ phổ điện từ, đơn kênh hoặc đa phổ, bức xạ hoặc phản xạ từ bề mặt trái đất. + Viễn thám là "khoa học và nghệ thuật thu nhận thông tin về một vật thể, một vùng, hoặc một hiện tượng, qua phân tích dữ liệu thu được bởi phương tiện không tiếp xúc với vật, vùng, hoặc hiện tượng khi khảo sát"(Lillesand và Kiefer, 1986). 2.2.2 Các loại ảnh viễn thám hiện nay đang sẵn có Ứng dụng trong phân Loại ảnh Thông số kỹ thuật loại và theo dõi biến động 1. Ảnh đa phổ có độ phân giải thấp (Multispectral Low Resolution Sensors Độ phân giải thấp (250m – 1000m); - Quy mô bản đồ: toàn Trường phủ 2330km; Chu kỳ bay cầu, lục địa hoặc quốc MODIS chụp 1-2 ngày; Ảnh có từ 2000 (vệ gia tinh Terra) hoặc 2002 (vệ tinh Aqua) - Phân loại lớp phủ và đến nay. theo dõi biến động của Độ phân giải thấp 1km từ các vệ tinh lớp phủ (vd: rừng, độ AVHRR NOAA; Trường phủ 2400km x thị, mặt nước...) 6400km; Ảnh có từ 1980 đến nay. 2. Ảnh đa phổ có độ phân giải trung bình (Multispectral Moderate Resolution Sensors) Độ phân giải thấp đến trung bình - Quy mô bản đồ: khu Landsat (30m -120m); Trường phủ 185km x vực TM 185km; Chu kỳ bay chụp 16 ngày; - Phân loại và theo dõi Ảnh từ năm 1982 đến nay; biến động của lớp phủ Landsat Độ phân giải thấp đến trung bình ETM+ (15m - 120m); Trường phủ 185km x - Quy mô bản đồ: khu (Landsat 185km. Chu kỳ bay chụp 16 ngày; vực 7) Ảnh có từ 1999 đến nay; - Phân loại và theo dõi Độ phân giải trung bình (15-90m) biến động của lớp phủ, với 14 kênh phổ từ bước sóng nhìn xác định một số đối ASTER thấy tới hồng ngoại gần; Trường phủ tượng có thể nhận biết 60km x 60km. Ảnh có từ năm 2000 rõ. đến nay.
8 Ứng dụng trong phân Loại ảnh Thông số kỹ thuật loại và theo dõi biến động 3. Ảnh đa phổ có độ phân giải cao (Multispectral High-spatial Resolution Sensors – Hyperspatial) - Quy mô bản đồ: địa Độ phân giải cao đến trung bình, từ phương, khu vực (hoặc 2.5m đến 20m (với SPOT VGT là lớn hơn đối với SPOT 1km); Trường phủ 60km x 60km VGT) (với SPOT VGT là 1000km x 1000 - Phân loại rừng ở cấp SPOT km); SPOT 1, 2, 3, 4 và 5 có ảnh độ quần xã hoặc các loài tương ứng từ 1986, 1990, 1993, 1998 cụ thể và 2002. Dữ liệu ảnh cung cấp trong - Ứng dụng tốt trong 1-2 ngày Hiện nay SPOT 1 và 3 đã việc theo dõi biến động ngừng cung cấp ảnh. của lớp phủ. Độ phân giải rất cao (1m – 4m); - Quy mô bản đồ: khu IKONOS Trường phủ 11km x 11km; Chu kỳ vực, địa phương hoặc bay chụp 3-5ngày. nhỏ hơn - Phân loại rừng chi tiết Độ phân giải rất cao (0.6m – 2.4m); ở cấp độ quần xã hoặc QuickBir Trường phủ 16.5km x 16.5km. Chu các loài cụ thể; d kỳ bay chụp 1-3,5 ngày tuỳ thuộc - Thường được sử dụng vào vĩ độ. để kiểm tra kết quả phân loại từ các nguồn khác. 4. Ảnh siêu phổ (Hyperspectral Sensors) - Quy mô bản đồ: khu vực, địa phương hoặc nhỏ hơn; Ảnh siêu phổ với 224 kênh từ bước - Phân loại rừng chi tiết sóng nhìn thấy tới sóng ngắn hồng ở cấp độ quần xã hoặc AVIRIS ngoại; Tuỳ thuộc vào vĩ độ của vệ các loài cụ thể; ảnh chỉ tinh mà ảnh có độ phân giải > 1m, chụp theo yêu cầu 1 lần, trường phủ > 1km. vì vậy không thích hợp với theo dõi diễn biến của các đối tượng. Ảnh siêu phổ với 220 kênh từ bước - Quy mô bản đồ: khu sóng nhìn thấy tới sóng ngắn hồng vực Hyperion ngoại; Độ phân giải không gian 30m; - Phân loại rừng chi tiết Ảnh có từ năm 2003. ở cấp độ quần xã hoặc
9 Ứng dụng trong phân Loại ảnh Thông số kỹ thuật loại và theo dõi biến động các loài có nhận biệt rõ. - Quy mô bản đồ: khu Ảnh có 200 kênh phổ, với độ phân vực hoặc địa phương. giải không gian là 8m, độ lặp lại của OrbView - Ứng dụng để nghiên một điểm trên mặt đất là 3 ngày. Ảnh cứu các kiểu vật chất có từ năm 2001 trên trái đất - Quy mô bản đồ: khu Ảnh có số kênh phổ là 105 kênh trên vực hoặc địa phương dải sóng từ 0,49 đến 0,25m, cho độ - Ứng dụng trong việc ARIES phân giải là 30m với độ phủ mặt đất khai khoáng, nghiên cứu là 15km x 15km, độ nhìn lặp một nông nghiệp, rừng, đất điểm là 7 ngày. ẩm và điều tra môi trường 2.3. Ứng dụng GIS và viễn thám trong đánh giá biến động rừng 2.3.1 Trên thế giới Bức ảnh đầu tiên, chụp bề mặt trái đất từ khinh khí cầu, được thực hiện vào năm 1858 do Gaspard Felix Tournachon - nhà nhiếp ảnh người Pháp. Tác giả đã sử dụng khinh khí cầu để đạt tới độ cao 80m, chụp ảnh vùng Bievre, Pháp. Năm 1894, Aine Laussedat đã khởi dẫn một chương trình sử dụng ảnh cho mục đích thành lập bản đồ địa hình. Công nghệ chụp ảnh từ máy bay tạo điều kiện cho nghiên cứu mặt đất bằng các ảnh chụp chồng phủ kế tiếp nhau và cho khả năng nhìn ảnh nổi (stereo). Chiến tranh thế giới thứ nhất (1914 - 1918) đánh dấu giai đoạn khởi đầu của công nghệ chụp ảnh từ máy bay cho mục đích quân sự. Công nghệ chụp ảnh từ máy bay đã kéo theo nhiều người hoạt động trong lĩnh vực này, đặc biệt trong việc làm ảnh và đo đạc ảnh.
10 Trong chiến tranh thế giới thứ hai (1939 - 1945) không ảnh đã dùng chủ yếu cho mục đích quân sự. Trong thời kỳ này, ngoài việc phát triển công nghệ radar, còn đánh dấu bởi sự phát triển ảnh chụp sử dụng phổ hồng ngoại. Các bức ảnh thu được từ nguồn năng lượng nhân tạo là radar, đã được sử dụng rộng rãi trong quân sự.Việc nghiên cứu trái đất đã được thực hiện trên các con tàu vũ trụ có người như Soyuz, các tàu Meteor và Cosmos (từ năm 1961), hoặc trên các trạm chào mừng Salyut. Sản phẩm thu được là các ảnh chụp trên các thiết bị quét đa phổ phân giải cao, như MSU-E (trên Meteor - priroda). Các bức ảnh chụp từ vệ tinh Cosmos có dải phổ nằm trên 5 kênh khác nhau, với kích thước ảnh 18 x 18cm. Ngoài ra, các ảnh chụp từ thiết bị chụp KATE- 140, MKF-6M trên trạm quỹ đạo Salyut, cho ra 6 kênh ảnh thuộc dải phổ 0.40 đến 0.89μm. Độ phân giải mặt đất tại tâm ảnh đạt 20 x 20m. Tiếp theo vệ tinh nghiên cứu trái đất ERTS(sau đổi tên là Landsat -1), là các vệ tinh thế hệ mới hơn như Landsat -2, Landsat -3, Landsat -4 và Landsat -5. Ngay từ đầu, ERTS-1 mang theo bộ cảm quét đa phổ MSS với bốn kênh phổ khác nhau, và bộ cảm RBV (Return Beam Vidicon) với ba kênh phổ khác nhau. Ngoài các vệ tinh Landsat -2, Landsat -3, còn có các vệ tinh khác là SKYLAB (1973) và HCMM (1978). Từ 1982, các ảnh chuyên đề được thực hiện trên các vệ tinh Landsat TM-4 và Landsat TM-5 với 7 kênh phổ từ dải sóng nhìn thấy đến hồng ngoại nhiệt. Điều này tạo nên một ưu thế mới trong nghiên cứu trái đất từ nhiều dải phổ khác nhau. Ngày nay, ảnh vệ tinh chuyên đề từ Landsat -7 đã được phổ biến với giá rẻ hơn các ảnh vệ tinh Landsat TM-5, cho phép người sử dụng ngày càng có điều kiện để tiếp cận với phương pháp nghiên cứu môi trường qua các dữ liệu vệ tinh Dữ liệu ảnh vệ tinh SPOT của Pháp khởi đầu từ năm 1986, trải qua các thế hệ SPOT-1, SPOT-2, SPOT-3, SPOT-4 và SPOT-5, đã đưa ra sản phẩm ảnh số thuộc hai kiểu phổ, đơn kênh (panchoromatic) với độ phân dải không gian từ 10 x 10m đến 2,5 x 2,5m, và đa kênh SPOT- XS (hai kênh thuộc dải
11 phổ nhìn thấy, một kênh thuộc dải phổ hồng ngoại) với độ phân giải không gian 20 x 20m. Đặc tính của ảnh vệ tinh SPOT là cho ra các cặp ảnh phủ chồng cho phép nhìn đối tượng nổi (stereo) trong không gian ba chiều. Điều này giúp cho việc nghiên cứu bề mặt trái đất đạt kết quả cao, nhất là trong việc phân tích các yếu tố địa hình. Các ảnh vệ tinh của Nhật, như MOS-1, phục vụ cho quan sát biển (Marine Observation Satellite). Công nghệ thu ảnh vệ tinh cũng được thực hiện trên các vệ tinh của Ấn Độ IRS-1A, tạo ra các ảnh vệ tinh như LISS thuộc nhiều hệ khác nhau. Tác giả Bagalwa và các cộng sự(2016) [18] nghiên cứu về chủ đề thay đổi sử dụng đất và thảm phủ tại lưu vực sông Lwiro Micro, Hồ Kivu tại cộng hòa dân chủ Congo đã sử dụng ảnh Landsat TM, Landsat ETM và sử dụng phương pháp phân loại không kiểm định để phần loại sử dụng đất và che phủ thảm thực vật. Đề tài đã chỉ rõ sự thay đổi sử dụng đất và thảm phủ của lưu vực sống Lwiro Mirco với nguyên nhân chính của sự thay đổi là do sự di cư và do ảnh hưởng của các hoạt động sản xuất nông nghiệp. Tác giả Akike và Samata (2016)[16] đã nghiên cứu về vấn đề thay đổi sử dụng đất, che phủ và kiểm soát mật độ tán rừng của khu vực Wafi – Golpu, Papua New Guinea. Đề tài sử dụng dữ liệu ảnh Landsat 8 và phương pháp phân loại có kiểm định, đề tài đã phân loại rừng của khu vực thành rừng có mật độ tán rừng cao (hơn 80%), thường (71 – 80%), Thấp (nhỏ hơn 70%) và chỉ rõ sự thay đổi sử dụng đất của khu vực nghiên cứu. Ngoài ra đề tài còn khoanh vùng các khu vực mất nhiều rừng nhất từ đó tạo cơ sở cho việc lên kế hoạch bảo vệ và phát triển nguyên tài rừng một cách bền vững. Tác giả Sajjad và các cộng sự (2015) [15] đã thực hiện đề tài ứng dụng Viễn thám và GIS trong việc nghiên cứu thay đổi che phủ rừng tại Tehsil Barawal, Pakistan. Đề tài đã sử dụng dữ liệu ảnh Landsat 5 và phương pháp phân loại có kiểm định để theo dõi sự thay đổi sự che phủ rừng. Đề tài đã chỉ rõ sự thay đổi các lớp che phủ của khu vực nghiên cứu năm 2002 và năm
12 2012. Qua đó thấy rõ tại khu vực nghiên cứu, diện tích rừng giảm 12%, diện tích đất nông nghiệp tăng 7%. Như vậy có thể thấy rằng hoạt động nông nghiệp là nguyên nhân chính gây suy giảm diện tích rừng ở khu vực nghiên cứu. Từ đó, đề tài đề xuất nên khởi động chiến dịch nâng cao nhận thức của nhân dân để bảo vệ và bảo tồn rừng tại khu vực nghiên cứu. Tác giả Shapla và các cộng sự (2015) [29] thực hiện đề tài sử dụng ảnh Landsat đánh giá thay đổi diện tích đấy nông nghiệp tại Gazipur, Bangladesh. Đề tài đã sử dụng ảnh Landsat 4,5; ảnh Landsat 7 và phương pháp phân loại không kiểm định. Đề tài đã phân tích sự thay đổi diện tích nông nghiệp tại khu vực nghiên cứu năm 2001, 2005 và 2009. Qua đó cho thấy diện tích dân cư tăng 2%, diện tích ruộng lúa tăng 7% bên cạnh đất đất rừng giảm 11% từ đó có thể thấy việc mở rộng đô thị là một trong các nguyên nhân chính gây nên sự thay đổi diện tích rừng ở khu vực nghiên cứu. Tác giả Dinh Yuan và cộng sự (1998) [20] đã Nghiên cứu mạng lưới Các chỉ số thực vật [m) từ lâu đã được sử dụng trong viễn thám để theo dõi những thay đổi thời gian liên quan đến thảm thực vật. Trong nghiên cứu này, bảy chỉ số thực vật được so sánh về giá trị của chúng trong phát hiện thay đổi thảm thực vật và đất đai ở một phần của bang Chiapas,Mexico. Các giá trị VI được phát triển từ ba ngày khác nhau của dữ liệu Máy quét đa năng Landsat [MSS). Nghiên cứu cho thấy rằng (1) nếu sử dụng các kỹ thuật chuẩn hóa, thì tất cả bảy chỉ số thực vật có thể được nhóm thành ba loại theo cách của họ. Eds. K. Brown (1994), Sự tàn phá nhanh chóng của rừng nhiệt đới là một trong những vấn đề môi trường cấp bách nhất của thời đại chúng ta, nhưng cộng đồng quốc tế và chính phủ quốc gia không thể đưa ra các phản ứng chính sách hiệu quả mà không hiểu rõ về nguyên nhân của nạn phá rừng. Tài khoản toàn diện và mạch lạc này trình bày phân tích kinh tế lượng 'hiện đại của nghệ thuật phá rừng nhiệt đới, định lượng và kiểm tra các nguyên nhân toàn cầu và tiềm ẩn. Cuốn sách quan trọng và kịp thời này sẽ thu hút đặc biệt